28799

بررسي تاثير سرعت سردكردن و جوانه‌زا در امكان‌ جايگزيني قطعات آلومينيوم 6061 توليد شده به روش ريخته‌گري با قطعات فورج شده از نظر خواص مكانيكي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

99-00

1402/06/29

دكتر حسن ثقفيان لاريجاني

مهندسي مواد و متالورژي

استفاده از روش پتك‌كاري (Forging) براي توليد قطعات صنعتي با خواص مكانيكي بالا در مقايسه با روش هاي متنوع ريخته‌گري از مزاياي زيادي برخوردار است. با اين حال، بدليل نياز به دانش فني و مهارت بالا از يك سو و ماشين آلات سنگين و پر هزينه از سوي ديگر، ساخت و توليد قطعات صنعتي به اين روش، در بعضي موارد نا ممكن و يا با هزينه ي بسيار بالايي روبرو شود. در تحقيق حاضر با توجه به مشكل ياد شده، تلاش شده است تا با تلفيقي از روش ريخته گري و پتك‌كاري امكان كاهش سهم فرايند پتك‌كاري در توليد قطعات صنعتي پر مصرف داخلي مورد بررسي قرار گيرد. اصلاح و بهينه‌سازي روش‌هاي ريخته‌گري سنتي و استفاده از روش‌هاي جديد يكي از راه‌هاي افزايش خواص مكانيكي در قطعات ريختگي است كه امكان جايگزيني آن با نمونه‌هاي مشابه توليد شده به روش‌هاي ديگر را فراهم مي‌سازد. در اين پژوهش به منظور افزايش خواص مكانيكي قطعات ريختگي و كاهش استفاده از فرآيند فورج، تاثير جوانه‌زايي و سرعت سرد شدن بر آلياژ آلومينيوم 6061 بررسي شد. به منظور تاثير جوانه‌زا با ثابت كردن پارامترهاي متغير، از آميژان Al-5Ti-1B و جهت بررسي تاثير سرعت سرد شدن از دو نوع قالب ماسه‌اي و فلزي استفاده شد. نتايج آناليز تصويري نشان داد كوچك‌ترين اندازه دانه با عدد 47 ميكرومتر مربوط به نمونه توليد شده در قالب فلزي با افزودن جوانه‌زا است. همچنين نمونه فلزي با افزودن جوانه‌زا نسبت به نمونه شاهد (قطعه مستقيم فورج شده از بيلت) 22% افزايش سختي، 5/21% افزايش در استحكام كششي نهايي و %23 افزايش ازدياد طول داشته است. در ادامه اين پژوهش به منظور استفاده از روش بهينه تعيين شده براي توليد قطعات، يك نوع قطعه به نام استورز با 4 روش قالب فلزي و ماسه‌اي با افزودن جوانه‌زا و بدون جوانه‌زا توليد شد و به منظور رسيدن به ابعاد و خواص نهايي تحت عمليات فورج نهايي با پرس تناژ پايين قرار گرفت. بدين صورت پس از بررسي ظاهري قطعه توليدي به روش تركيبي ريخته‌گري در قالب فلزي با جوانه‌زا و فورج نسبت به نمونه شاهد ( قطعه مستقيم فورج شده از بيلت)، 27% افزايش سختي و 33% افزايش استحكام كششي نهايي ايجاد كرده است.

1402/07/07

Investigation of the effect of cooling rate and Grain refinement on the possibility of replacing cast aluminum 6061 parts with forged parts in terms of mechanical properties

1/1/1900 12:00:00 AM

Using the forging method to produce industrial parts with high mechanical properties has many advantages compared to various casting methods. However, due to the need for technical knowledge and high skill on the one hand and heavy and expensive machinery on the other hand, the manufacturing and production of industrial parts in this way may be impossible or very costly in some cases. In this research, according to the mentioned problem, an attempt has been made to investigate the possibility of reducing the share of the forging process in the production of high consumption domestic industrial parts by combining casting and hammering methods. Modifying and optimizing traditional casting methods and using new methods is one of the ways to increase the mechanical properties of cast parts, which enables its replacement with similar samples produced by other methods. In this research, in order to increase the mechanical properties of cast parts and reduce the use of forging process, the effect of nucleation and cooling rate on aluminum alloy 6061 was investigated. In order to determine the nucleation effect by fixing the variable parameters, Amijan Al-5Ti-1B was used, and two types of sand and metal molds were used to investigate the effect of cooling speed. The results of the image analysis showed that the smallest grain size with a number of 47 micrometers corresponds to the sample produced in a metal mold with the addition of nucleate agent. Also, the metal sample with the addition of nucleate agent had a 22% increase in hardness, a 21.5% increase in final tensile strength, and a 23% increase in elongation compared to the control sample (a straight piece forged from a billet). In the continuation of this research, in order to use the optimal method determined for the production of parts, a type of part was produced by the metal mold method with the addition of nucleate agent, and in order to reach the final dimensions and properties, it was subjected to the final forging operation with a low press. In this way, the part produced by the combined method of casting and forging has increased the hardness by 27% and the final tensile strength by 33% compared to the control sample (direct part forged from the billet).

ريخته گري , آلومينيوم 6061 , پتك كاري , جوانه زايي , سرعت سرد شدن , قالب ماسه اي , قالب فلزي

Casting , aluminum 6061 , nucleation , cooling rate , sand mold , metal mold

Milad shadi

Hasan Saghafian